JP6766005B2 - Electrochemical reaction cell stack - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、電気化学反応セルスタックに関する。 The techniques disclosed herein relate to electrochemical reaction cell stacks.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の１つとして、固体酸化物を含む電解質層を備える固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という）は、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向(以下、「第１の方向」という)に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") having an electrolyte layer containing a solid oxide is known as one of the types of fuel cells that generate electricity by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Has been done. A fuel cell single cell (hereinafter, simply referred to as “single cell”), which is a constituent unit of SOFC, has an electrolyte layer and air that faces each other in a predetermined direction (hereinafter, referred to as “first direction”) across the electrolyte layer. Includes poles and fuel poles.

ＳＯＦＣは、一般に、単セルが第１の方向に複数並べて配置された構造体（以下、「発電ブロック」という）と、発電ブロックに対して、第１の方向の一方側に配置され、空気極に電気的に接続される第１のターミナル部材と、第１の方向の他方側に配置され、燃料極に電気的に接続される第２のターミナル部材とを備える燃料電池スタックの形態で利用される。 SOFCs are generally a structure in which a plurality of single cells are arranged side by side in the first direction (hereinafter referred to as "power generation block") and an air electrode which is arranged on one side of the first direction with respect to the power generation block. Used in the form of a fuel cell stack comprising a first terminal member electrically connected to the fuel cell and a second terminal member located on the other side of the first direction and electrically connected to the fuel electrode. To.

このような燃料電池スタックでは、該燃料電池スタックの内部と外部との間において、燃料ガスや酸化剤ガス等のガス漏れ抑制のためのシール性と、電気的な絶縁性とが求められる。この燃料電池スタックの内外におけるシール性と絶縁性との両方を確保するために、従来の燃料電池スタックでは、さらに、ターミナル部材に対して発電ブロックとは反対側に配置された導電部材を備え、ターミナル部材と導電部材との間に、絶縁性を有するシール部材が配置された構成が知られている（例えば特許文献１参照）。 In such a fuel cell stack, a sealing property for suppressing gas leakage of a fuel gas, an oxidant gas, or the like and an electrical insulating property are required between the inside and the outside of the fuel cell stack. In order to ensure both sealing and insulating properties inside and outside the fuel cell stack, the conventional fuel cell stack is further provided with a conductive member arranged on the side opposite to the power generation block with respect to the terminal member. It is known that a sealing member having an insulating property is arranged between a terminal member and a conductive member (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−８７８６３号公報JP-A-2009-87863

シール部材の厚さ（第１の方向の寸法 以下同じ）が厚いほど、燃料電池スタックの内外における絶縁性が向上する。しかし、シール部材の厚さが厚いほど、燃料電池スタックの内外におけるシール性が低下するおそれがある。例えば、シール部材が、比較的に軟質な材料（例えばマイカ等）により形成されている場合、シール部材の厚さが厚いほど、シール部材とターミナル部材および導電部材との面圧力が低下し易いため、燃料電池スタックの内外におけるシール性が低下する。また、シール部材が、比較的に硬質な材料（例えばガラス等）により形成されている場合でも、シール部材の厚さが厚いほど、温度変化による体積変化量が大きくなることによりシール部材とターミナル部材および導電部材との間に隙間が生じやすくなるため、燃料電池スタックの内外におけるシール性が低下する。すなわち、上述の従来の燃料電池スタックでは、燃料電池スタックの内外におけるシール性と電気的な絶縁性とを両立させることが難しいなどの問題が生じるおそれがあり、改良の余地があった。 The thicker the sealing member (the same applies below the dimension in the first direction), the better the insulation inside and outside the fuel cell stack. However, the thicker the sealing member, the lower the sealing property inside and outside the fuel cell stack. For example, when the seal member is made of a relatively soft material (for example, mica), the thicker the seal member, the easier it is for the surface pressure between the seal member, the terminal member, and the conductive member to decrease. , The sealing performance inside and outside the fuel cell stack is reduced. Further, even when the seal member is made of a relatively hard material (for example, glass), the thicker the seal member, the larger the volume change due to the temperature change, so that the seal member and the terminal member Since a gap is likely to be generated between the fuel cell stack and the conductive member, the sealing property inside and outside the fuel cell stack is lowered. That is, in the above-mentioned conventional fuel cell stack, there is a possibility that it may be difficult to achieve both sealing properties and electrical insulation properties inside and outside the fuel cell stack, and there is room for improvement.

なお、このような問題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という）の構成単位である電解単セルが第１の方向に複数並べて配置された電解セルブロックを備える電解セルスタックにも共通の問題である。本明細書では、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて「電気化学反応セルスタック」という。また、このような問題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の問題である。 The first direction of such a problem is that the electrolytic single cell, which is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generates hydrogen by utilizing the electrolysis reaction of water. This is also a common problem for electrolytic cell stacks having a plurality of electrolytic cell blocks arranged side by side. In the present specification, the fuel cell stack and the electrolytic cell stack are collectively referred to as an "electrochemical reaction cell stack". Further, such a problem is not limited to SOFC and SOEC, but is a problem common to other types of electrochemical reaction cell stacks.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The techniques disclosed herein can be realized, for example, in the following forms.

（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、電解質層と空気極と燃料極とをそれぞれ含む電気化学反応単セルが、第１の方向に複数並べて配置された電気化学反応ブロックと、前記電気化学反応ブロックに対して、前記第１の方向の一方側に配置され、前記電気化学反応ブロックに電気的に接続されるとともに導電性を有する第１のターミナル部材と、前記電気化学反応ブロックに対して、前記第１の方向の他方側に配置され、前記電気化学反応ブロックに電気的に接続されるとともに導電性を有する第２のターミナル部材と、前記第１のターミナル部材に対して前記電気化学反応ブロックとは反対側に配置され、導電性を有する内側導電部材と、前記第１のターミナル部材と前記内側導電部材との間に配置され、絶縁性を有する内側シール部材と、前記内側導電部材に対して前記電気化学反応ブロックとは反対側に配置され、導電性を有する外側導電部材と、前記内側導電部材と前記外側導電部材との間に配置され、絶縁性を有する外側シール部材であって、前記内側導電部材と前記外側導電部材との間における第１の沿面距離が、前記第１のターミナル部材と前記内側導電部材との間における前記内側シール部材の第２の沿面距離より長い、外側シール部材と、を備える。本電気化学反応セルスタックによれば、第１のターミナル部材と内側導電部材との間に配置された内側シール部材に加えて、外側シール部材が備えられており、この外側シール部材は、内側導電部材と、該内側導電部材に対して電気化学反応ブロックとは反対側に配置された外側導電部材との間に配置されている。また、内側導電部材と外側導電部材との間における外側シール部材の第１の沿面距離は、第１のターミナル部材と内側導電部材との間における内側シール部材の第２の沿面距離より長い。すなわち、外側シール部材の絶縁性は、内側シール部材の絶縁性より高い。これにより、内側シール部材により電気化学反応セルスタックの内外におけるシール性を確保しつつ、外側シール部材により電気化学反応セルスタックの内外における絶縁性を向上させることができる。 (1) The electrochemical reaction cell stack disclosed in the present specification is an electrochemical reaction block in which a plurality of electrochemical reaction single cells including an electrolyte layer, an air electrode, and a fuel electrode are arranged side by side in the first direction. And the first terminal member, which is arranged on one side of the first direction with respect to the electrochemical reaction block and is electrically connected to the electrochemical reaction block and has conductivity, and the electrochemical With respect to the reaction block, the second terminal member arranged on the other side in the first direction and electrically connected to the electrochemical reaction block and having conductivity, and the first terminal member. An inner conductive member arranged on the opposite side of the electrochemical reaction block and having conductivity, and an inner sealing member arranged between the first terminal member and the inner conductive member and having insulation property. The outer conductive member, which is arranged on the side opposite to the electrochemical reaction block with respect to the inner conductive member and has conductivity, is arranged between the inner conductive member and the outer conductive member, and has insulating properties. In the sealing member, the first creepage distance between the inner conductive member and the outer conductive member is the second creepage distance of the inner sealing member between the first terminal member and the inner conductive member. It comprises an outer sealing member that is longer than the distance. According to the present electrochemical reaction cell stack, an outer sealing member is provided in addition to the inner sealing member arranged between the first terminal member and the inner conductive member, and the outer sealing member is provided with the inner conductive member. It is arranged between the member and the outer conductive member arranged on the side opposite to the electrochemical reaction block with respect to the inner conductive member. Further, the first creepage distance of the outer sealing member between the inner conductive member and the outer conductive member is longer than the second creepage distance of the inner sealing member between the first terminal member and the inner conductive member. That is, the insulating property of the outer sealing member is higher than the insulating property of the inner sealing member. Thereby, the inner sealing member can secure the sealing property inside and outside the electrochemical reaction cell stack, and the outer sealing member can improve the insulating property inside and outside the electrochemical reaction cell stack.

（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記電気化学反応セルスタックには、前記外側導電部材を前記第１の方向に貫通し、前記内側導電部材まで延びる第１の孔が形成されており、さらに、前記第１の孔に挿入され、前記外側導電部材と前記内側導電部材とを締結する第１の締結部材と、前記第１の締結部材と前記外側導電部材との間に配置される絶縁部材と、を備え、前記外側シール部材の前記第１の沿面距離と、前記第１の締結部材と前記外側導電部材との間の距離と、前記外側導電部材と前記第１の締結部材との間における前記絶縁部材の第３の沿面距離とのそれぞれは、前記外側シール部材の前記第１の方向の厚さと前記絶縁部材の前記第１の方向の厚さとの薄い方の厚さより長い構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第１の締結部材および内側導電部材と、外側導電部材との間の絶縁性を、より確実に確保することができる。 (2) In the electrochemical reaction cell stack, the electrochemical reaction cell stack is formed with a first hole that penetrates the outer conductive member in the first direction and extends to the inner conductive member. Further, an insulation inserted into the first hole and arranged between the first fastening member that fastens the outer conductive member and the inner conductive member, and the first fastening member and the outer conductive member. The outer conductive member and the first fastening member are provided with a member, the first creepage distance of the outer sealing member, the distance between the first fastening member and the outer conductive member, and the outer conductive member and the first fastening member. Each of the third creepage distances of the insulating member between them is longer than the thinner thickness of the thickness of the outer sealing member in the first direction and the thickness of the insulating member in the first direction. May be good. According to the present electrochemical reaction cell stack, the insulating property between the first fastening member and the inner conductive member and the outer conductive member can be more reliably secured.

（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記電気化学反応セルスタックには、前記外側導電部材を前記第１の方向に貫通し、前記内側導電部材まで延びる第１の孔と、前記第１の方向に前記第２のターミナル部材から前記第１のターミナル部材まで貫通し、前記内側導電部材まで延びる第２の孔と、が形成されており、前記電気化学反応セルスタックは、さらに、前記第１の孔に挿入され、前記外側導電部材と前記内側導電部材とを締結する第１の締結部材と、前記第１の締結部材と前記外側導電部材との間に配置される絶縁部材と、前記第２の孔に挿入され、前記前記第２のターミナル部材から前記内側導電部材までを締結する第２の締結部材と、を備える構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第１のターミナル部材から内側導電部材までの締結と、外側導電部材と内側導電部材との締結とが、別々の締結部材（第１の締結部材、第２の締結部材）によって実現されている。これにより、第１のターミナル部材から内側導電部材までの締結と、外側導電部材と内側導電部材との締結とが、共通の締結部材により実現されている構成に比べて、外側シール部材がより強い締結力で締結されることによって、外側シール部材におけるシール性の低下を、より効果的に抑制することができる。 (3) In the electrochemical reaction cell stack, the electrochemical reaction cell stack has a first hole that penetrates the outer conductive member in the first direction and extends to the inner conductive member, and the first one. A second hole that penetrates from the second terminal member to the first terminal member in the direction and extends to the inner conductive member is formed, and the electrochemical reaction cell stack further comprises the first. A first fastening member that is inserted into the hole and fastens the outer conductive member and the inner conductive member, an insulating member that is arranged between the first fastening member and the outer conductive member, and the first The configuration may include a second fastening member that is inserted into the hole 2 and fastens from the second terminal member to the inner conductive member. According to the present electrochemical reaction cell stack, the fastening from the first terminal member to the inner conductive member and the fastening between the outer conductive member and the inner conductive member are separate fastening members (first fastening member, second fastening member). It is realized by the fastening member). As a result, the outer sealing member is stronger than the configuration in which the fastening from the first terminal member to the inner conductive member and the fastening between the outer conductive member and the inner conductive member are realized by a common fastening member. By fastening with a fastening force, deterioration of the sealing property of the outer sealing member can be suppressed more effectively.

（４）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記第２のターミナル部材に対して前記電気化学反応ブロックとは反対側に配置され、導電性を有する導電部材と、前記第２のターミナル部材と前記導電部材との間に配置され、絶縁性を有するシール部材と、を備え、前記第２の孔は、さらに、前記導電部材を貫通しており、前記第２の締結部材は、前記導電部材から前記内側導電部材までを締結するとともに、前記導電部材と前記内側導電部材とに電気的に接続されていることを特徴する構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第１のターミナル部材側だけでなく、第２のターミナル部材側において、電気化学反応セルスタックの内外の絶縁性を向上させることができる。 (4) In the electrochemical reaction cell stack, a conductive member which is arranged on the side opposite to the electrochemical reaction block with respect to the second terminal member and has conductivity, and the second terminal member. A sealing member arranged between the conductive member and having an insulating property is provided, the second hole further penetrates the conductive member, and the second fastening member is the conductive member. To the inner conductive member may be fastened, and the conductive member and the inner conductive member may be electrically connected to each other. According to the present electrochemical reaction cell stack, it is possible to improve the insulating properties inside and outside the electrochemical reaction cell stack not only on the first terminal member side but also on the second terminal member side.

（５）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の方向視で、前記外側導電部材の面積は、前記内側導電部材の面積より小さい構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、外側導電部材の面積が内側導電部材の面積以上である場合に比べて、締結部材による同じ締結力における外側導電部材と内側導電部材との間の面圧が高いため、外側シール部材におけるシール性の低下を、より効果的に抑制することができる。 (5) In the electrochemical reaction cell stack, the area of the outer conductive member may be smaller than the area of the inner conductive member in the first direction. According to this electrochemical reaction cell stack, the surface pressure between the outer conductive member and the inner conductive member at the same fastening force by the fastening member is higher than that in the case where the area of the outer conductive member is larger than the area of the inner conductive member. Since it is high, it is possible to more effectively suppress the deterioration of the sealing property of the outer sealing member.

（６）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記電気化学反応セルスタックに接続される導電性を有する管を備え、前記外側導電部材は、前記管に電気的に接続されることを特徴とする構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、外側導電部材が管に電気的に接続される場合でも、本発明により、第１のターミナル部材と管との絶縁性を確保することができる。 (6) The electrochemical reaction cell stack is further provided with a conductive tube connected to the electrochemical reaction cell stack, and the outer conductive member is electrically connected to the tube. It may be configured to be used. According to the present electrochemical reaction cell stack, even when the outer conductive member is electrically connected to the pipe, the present invention can ensure the insulation between the first terminal member and the pipe.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、電気化学反応セルスタックとガス配管等とを備える電気化学反応モジュール、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The techniques disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, an electrochemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolytic cell stack), an electrochemical reaction cell stack and a gas pipe, etc. It can be realized in the form of an electrochemical reaction module provided with and a method for producing the same.

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of the fuel cell stack 100 in this embodiment. 図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of II-II of FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. 図１のＩＶ−ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position IV-IV of FIG. 下側のエンドプレート１０６およびカバープレート２００のそれぞれの外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of each of the lower end plate 106 and the cover plate 200. 図４におけるＸ１の部分（下側のエンドプレート１０６、外側プレート４３０等）を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which enlarges and shows the part X1 (lower end plate 106, outer plate 430, etc.) in FIG.

Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図１のＩＶ−ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。なお、図２および図３では、後述するボルト６００等が省略されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。また、本明細書では、Ｚ軸に直交する方向（例えば、Ｘ方向やＹ方向）を面方向という。 A. Embodiment:
A-1. Constitution:
(Structure of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. FIG. 3 is an explanatory view showing a YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position III-III of FIG. 1, and FIG. 4 is an XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position IV-IV of FIG. It is explanatory drawing which shows. In addition, in FIGS. 2 and 3, the bolt 600 and the like described later are omitted. Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as the upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as the downward direction, but the fuel cell stack 100 is actually installed in a direction different from such an orientation. May be done. Further, in the present specification, the direction orthogonal to the Z axis (for example, the X direction or the Y direction) is referred to as a plane direction.

図１から図４に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のターミナルプレート４１０，４２０と、一対のエンドプレート１０４，１０６と、カバープレート２００と、外側プレート４３０と、を備える。燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のターミナルプレート４１０，４２０は、複数の発電単位１０２から構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という）を上下から挟むように配置されている。また、一対のエンドプレート１０４，１０６は、一対のターミナルプレート４１０，４２０を上下から挟むように配置されている。また、カバープレート２００は、下側のエンドプレート１０６の下に配置されている。また、外側プレート４３０は、カバープレート２００の下に配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当し、発電ブロック１０３は、特許請求の範囲における電気化学反応ブロックに相当する。また、単セル１１０は、特許請求の範囲における電気化学反応単セルに相当する。 As shown in FIGS. 1 to 4, the fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in the present embodiment) fuel cell power generation units (hereinafter, simply referred to as “power generation units”) 102 and a pair of terminal plates 410 and 420. A pair of end plates 104 and 106, a cover plate 200, and an outer plate 430 are provided. The plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in the present embodiment). The pair of terminal plates 410 and 420 are arranged so as to sandwich an aggregate (hereinafter, referred to as "power generation block 103") composed of a plurality of power generation units 102 from above and below. Further, the pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich the pair of terminal plates 410 and 420 from above and below. Further, the cover plate 200 is arranged under the lower end plate 106. Further, the outer plate 430 is arranged below the cover plate 200. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims, and the power generation block 103 corresponds to the electrochemical reaction block in the claims. Further, the single cell 110 corresponds to an electrochemical reaction single cell within the scope of claims.

図１および図４に示すように、上側のエンドプレート１０４と各発電単位１０２と各ターミナルプレート４１０，４２０とのＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、さらに、下側のエンドプレート１０６のＺ方向回りの周縁部の上面には、後述するボルト２２の下端部が螺合される孔（ねじ孔）が形成されており、各エンドプレート１０４，１０６と各発電単位１０２と各ターミナルプレート４１０，４２０とに形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、上側のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる締結用連通孔１０８を構成している。以下の説明では、締結用連通孔１０８を構成するために各部材に形成された孔も、締結用連通孔１０８ということがある。 As shown in FIGS. 1 and 4, a plurality of vertically penetrating peripheral portions of the upper end plate 104, each power generation unit 102, and each terminal plate 410, 420 in the Z direction (in the present embodiment). (8) holes are formed, and further, holes (screw holes) into which the lower end portion of the bolt 22 described later is screwed are formed on the upper surface of the peripheral edge portion of the lower end plate 106 in the Z direction. The holes formed in the end plates 104 and 106, the power generation unit 102, and the terminal plates 410 and 420 communicate with each other in the vertical direction, and extend from the upper end plate 104 to the other end plate 106. It constitutes a fastening hole 108 extending in the vertical direction. In the following description, the holes formed in each member for forming the fastening communication hole 108 may also be referred to as the fastening communication hole 108.

各締結用連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿通されており、ボルト２２とボルト２２の上端に嵌められたナット２４と下側のエンドプレート１０６とによって、各発電単位１０２および各エンドプレート１０４，１０６が一体に締結されている。なお、各ボルト２２の上側に嵌められたナット２４と上側のエンドプレート１０４の上側表面とは直接接触しており、上側のエンドプレート１０４の下側表面と上側のターミナルプレート４１０の下側表面との間には、上側の絶縁シート５１０が介在している。上側の絶縁シート５１０は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤、バーミキュライト等により構成される。締結用連通孔１０８は、特許請求の範囲における第２の孔に相当し、ボルト２２およびナット２４は、特許請求の範囲における第２の締結部材に相当する。上側のエンドプレート１０４は、特許請求の範囲における導電部材に相当し、絶縁シート５１０は、特許請求の範囲におけるシール部材に相当する。 A bolt 22 extending in the vertical direction is inserted into each fastening communication hole 108, and each power generation unit 102 and each end are formed by the bolt 22, the nut 24 fitted to the upper end of the bolt 22, and the lower end plate 106. The plates 104 and 106 are integrally fastened. The nut 24 fitted to the upper side of each bolt 22 and the upper surface of the upper end plate 104 are in direct contact with each other, and the lower surface of the upper end plate 104 and the lower surface of the upper terminal plate 410. An upper insulating sheet 510 is interposed between them. The upper insulating sheet 510 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, vermiculite, or the like. The fastening communication hole 108 corresponds to the second hole in the claims, and the bolt 22 and the nut 24 correspond to the second fastening member in the claims. The upper end plate 104 corresponds to a conductive member in the claims, and the insulating sheet 510 corresponds to a sealing member in the claims.

また、図１から図３に示すように、各発電単位１０２のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では４つの）孔が形成されており、各発電単位１０２に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、複数の発電単位１０２から構成される集合体（発電ブロック１０３）にわたって上下方向に延びる流路用連通孔１０９を構成している。以下の説明では、流路用連通孔１０９を構成するために各発電単位１０２に形成された孔も、流路用連通孔１０９という場合がある。 Further, as shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of holes (four in the present embodiment) penetrating in the vertical direction are formed on the peripheral edge of each power generation unit 102 in the Z direction, and each power generation is performed. Holes formed in the unit 102 and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a communication hole 109 for a flow path extending in the vertical direction over an aggregate (power generation block 103) composed of a plurality of power generation units 102. .. In the following description, the holes formed in each power generation unit 102 to form the flow path communication holes 109 may also be referred to as flow path communication holes 109.

図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置する流路用連通孔１０９は、燃料電池スタック１００に導入された酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の空気室１６６に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置する流路用連通孔１０９は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the position is near the midpoint of one side (the side on the positive side of the Y axis among the two sides parallel to the X axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z direction. The communication hole 109 for the flow path functions as an oxidant gas introduction manifold 161 which is a gas flow path for supplying the oxidant gas OG introduced into the fuel cell stack 100 to the air chamber 166 of each power generation unit 102. The flow path communication hole 109 located near the midpoint of the opposite side (the side on the negative side of the Y axis of the two sides parallel to the X axis) is discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102. It functions as an oxidant gas discharge manifold 162, which is a gas flow path for discharging the oxidant off gas OOG, which is the gas produced, to the outside of the fuel cell stack 100. In this embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG.

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置する流路用連通孔１０９は、燃料電池スタック１００に導入された燃料ガスＦＧを各発電単位１０２の燃料室１７６に供給するガス流路である燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置する流路用連通孔１０９は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the vicinity of the midpoint of one side (the side on the negative side of the Y axis among the two sides parallel to the X axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z direction. The communication hole 109 for the flow path located in the above functions as a fuel gas introduction manifold 171 which is a gas flow path for supplying the fuel gas FG introduced into the fuel cell stack 100 to the fuel chamber 176 of each power generation unit 102. The flow path communication hole 109 located near the midpoint of the opposite side (the side on the positive direction of the Y axis of the two sides parallel to the X axis) is discharged from the fuel cell 176 of each power generation unit 102. It functions as a fuel gas discharge manifold 172, which is a gas flow path for discharging the fuel off gas FOG, which is the gas produced, to the outside of the fuel cell stack 100. In the present embodiment, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used as the fuel gas FG.

（ターミナルプレート４１０，４２０、エンドプレート１０４，１０６およびカバープレート２００の構成）
一対のターミナルプレート４１０，４２０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。上側のターミナルプレート４１０は、複数の発電単位１０２から構成される発電ブロック１０３の上側に配置されている。また、上側のターミナルプレート４１０は、上記配列方向に略直交する方向（例えばＸ軸負方向）に突出する第１の突出部４１２を備え、該第１の突出部４１２は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能する。下側のターミナルプレート４２０は、発電ブロック１０３の下側に配置されている。また、下側のターミナルプレート４２０は、上記配列方向に略直交する方向（例えばＸ軸正方向）に突出する第２の突出部４２２を備え、該第２の突出部４２２は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。上側のターミナルプレート４１０は、特許請求の範囲における第２のターミナル部材に相当し、下側のターミナルプレート４２０は、特許請求の範囲における第１のターミナル部材に相当する。 (Structure of terminal plates 410, 420, end plates 104, 106 and cover plate 200)
The pair of terminal plates 410 and 420 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. The upper terminal plate 410 is arranged above the power generation block 103 composed of a plurality of power generation units 102. Further, the upper terminal plate 410 includes a first projecting portion 412 projecting in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction (for example, the negative direction of the X axis), and the first projecting portion 412 is a fuel cell stack 100. Functions as an output terminal on the positive side. The lower terminal plate 420 is arranged below the power generation block 103. Further, the lower terminal plate 420 includes a second protruding portion 422 that protrudes in a direction substantially orthogonal to the above-mentioned arrangement direction (for example, in the positive direction of the X-axis), and the second protruding portion 422 is the fuel cell stack 100. Functions as an output terminal on the negative side of. The upper terminal plate 410 corresponds to the second terminal member in the claims, and the lower terminal plate 420 corresponds to the first terminal member in the claims.

一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。上側のエンドプレート１０４は、上側のターミナルプレート４１０の上側に配置されており、下側のエンドプレート１０６は、下側のターミナルプレート４２０の下側に配置されている。下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間には、内側シール部材５２０が介在している。内側シール部材５２０は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。一対のエンドプレート１０４，１０６によって、一対のターミナルプレート４１０，４２０と、上側の絶縁シート５１０と、複数の発電単位１０２と、内側シール部材５２０とが押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、特許請求の範囲における導電部材に相当する。 The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. The upper end plate 104 is located above the upper terminal plate 410 and the lower end plate 106 is located below the lower terminal plate 420. An inner seal member 520 is interposed between the lower terminal plate 420 and the lower end plate 106. The inner sealing member 520 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like. The pair of end plates 104 and 106 sandwich the pair of terminal plates 410 and 420, the upper insulating sheet 510, the plurality of power generation units 102, and the inner sealing member 520 in a pressed state. The upper end plate 104 corresponds to a conductive member in the claims.

カバープレート２００は、平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。カバープレート２００は、下側のエンドプレート１０６の下側に隣接して配置されている。外側プレート４３０は、平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。外側プレート４３０は、カバープレート２００の下側に配置されている。外側プレート４３０は、後述する配管６０に電気的に接続されている。配管６０は、例えばステンレス等の導電性材料により形成されている。カバープレート２００と外側プレート４３０との間には、外側シール部材５３０が介在している。外側シール部材５３０は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。カバープレート２００は、特許請求の範囲における内側導電部材に相当し、外側プレート４３０は、特許請求の範囲における外側導電部材に相当する。配管６０は、特許請求の範囲における管に相当する。下側のエンドプレート１０６、カバープレート２００および外側プレート４３０の構成については、後に詳述する。 The cover plate 200 is a flat plate-shaped conductive member, and is made of, for example, stainless steel. The cover plate 200 is arranged adjacent to the lower side of the lower end plate 106. The outer plate 430 is a flat plate-shaped conductive member, and is made of, for example, stainless steel. The outer plate 430 is arranged below the cover plate 200. The outer plate 430 is electrically connected to a pipe 60 described later. The pipe 60 is made of a conductive material such as stainless steel. An outer seal member 530 is interposed between the cover plate 200 and the outer plate 430. The outer sealing member 530 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like. The cover plate 200 corresponds to the inner conductive member in the claims, and the outer plate 430 corresponds to the outer conductive member in the claims. The pipe 60 corresponds to a pipe in the claims. The configuration of the lower end plate 106, cover plate 200 and outer plate 430 will be described in detail later.

（発電単位１０２の構成）
図２から図４に示すように、発電の最小単位である発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という）１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述した締結用連通孔１０８や流路用連通孔１０９に対応する孔が形成されている。なお、発電単位１０２は単セル１１０を備えるため、上述した発電ブロック１０３は、単セル１１０が上下方向に複数並べて配置された構造体であるとも表現できる。 (Structure of power generation unit 102)
As shown in FIGS. 2 to 4, the power generation unit 102, which is the minimum unit of power generation, includes a fuel cell single cell (hereinafter, simply referred to as “single cell”) 110, a separator 120, an air electrode side frame 130, and air. It includes a pole-side current collector 134, a fuel pole-side frame 140, a fuel pole-side current collector 144, and a pair of interconnectors 150 that form the top and bottom layers of the power generation unit 102. Holes corresponding to the above-mentioned fastening communication holes 108 and flow path communication holes 109 are formed on the peripheral edges of the separator 120, the air pole side frame 130, the fuel pole side frame 140, and the interconnector 150 in the Z direction. There is. Since the power generation unit 102 includes a single cell 110, the power generation block 103 described above can also be expressed as a structure in which a plurality of single cells 110 are arranged side by side in the vertical direction.

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない。 The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member, and is made of, for example, ferritic stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and prevents mixing of reaction gases between the power generation units 102. In the present embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in a certain power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150.

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。 The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode (cathode) 114 and a fuel electrode (anode) 116 facing each other in the vertical direction (arrangement direction in which the power generation units 102 are arranged) with the electrolyte layer 112 in between. The single cell 110 of the present embodiment is a fuel pole support type single cell in which the fuel pole 116 supports the electrolyte layer 112 and the air pole 114.

電解質層１１２は、略矩形の平板形状部材であり、少なくともＺｒを含んでおり、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＣａＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。燃料極１１６は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。 The electrolyte layer 112 is a substantially rectangular flat plate-shaped member and contains at least Zr, and solid oxides such as YSZ (yttria-stabilized zirconia), ScSZ (scandia-stabilized zirconia), and CaSZ (calcia-stabilized zirconia). It is formed of objects. The air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and is formed of, for example, a perovskite-type oxide (for example, LSCF (lanternstrontium cobalt iron oxide), LSM (lanternstrontium manganese oxide), LNF (lantern nickel iron)). Has been done. The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and is formed of, for example, Ni (nickel), a cermet composed of Ni and ceramic particles, a Ni-based alloy, or the like. As described above, the single cell 110 (power generation unit 102) of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) that uses a solid oxide as an electrolyte.

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部により、単セル１１０と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。 The separator 120 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of metal, for example. The peripheral portion of the hole 121 in the separator 120 faces the peripheral edge of the surface of the electrolyte layer 112 on the side of the air electrode 114. The separator 120 is joined to the single cell 110 by a joining portion formed of a brazing material (for example, Ag wax) arranged at the opposite portion thereof. The separator 120 partitions the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and a gas leak from one electrode side to the other electrode side at the peripheral edge of the single cell 110. It is suppressed.

空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における単セル１１０に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。図２に示すように、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。 The air electrode side frame 130 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, an insulator such as mica. The hole 131 of the air electrode side frame 130 constitutes an air chamber 166 facing the air electrode 114. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the single cell 110 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .. The air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. As shown in FIG. 2, the air electrode side frame 130 includes an oxidant gas supply communication hole 132 that communicates the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and an air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. An oxidant gas discharge communication hole 133 that communicates with the oxidant gas is formed.

燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における単セル１１０に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。図３に示すように、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。 The fuel electrode side frame 140 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. Hole 141 of the fuel electrode side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116. The fuel pole side frame 140 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 facing the single cell 110 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the fuel pole 116. As shown in FIG. 3, in the fuel electrode side frame 140, the fuel gas supply communication hole 142 that communicates the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and the fuel that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. A gas discharge communication hole 143 is formed.

燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。燃料極側集電体１４４は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における燃料極側集電体１４４は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。なお、各発電単位１０２において、燃料極側集電体１４４と下側のインターコネクタ１５０とが一体の部材であるとしてもよい。 The fuel electrode side current collector 144 is arranged in the fuel chamber 176. The fuel electrode side current collector 144 is made of, for example, nickel, a nickel alloy, stainless steel, or the like. The fuel pole side current collector 144 is in contact with the surface of the fuel pole 116 on the side opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the fuel pole 116. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the bottom of the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the fuel electrode side current collector 144 in the power generation unit 102 is on the lower side. It is in contact with the end plate 106. Since the fuel pole side current collector 144 has such a configuration, the fuel pole 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected to each other. In each power generation unit 102, the fuel electrode side current collector 144 and the lower interconnector 150 may be an integral member.

空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。なお、各発電単位１０２において、空気極側集電体１３４と上側のインターコネクタ１５０とが一体の部材であるとしてもよい。 The air electrode side current collector 134 is arranged in the air chamber 166. The air electrode side current collector 134 is made of, for example, ferritic stainless steel. The air electrode side current collector 134 is in contact with the surface of the air electrode 114 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the air electrode 114. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 has an upper end plate. It is in contact with 104. Since the air electrode side current collector 134 has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected. In each power generation unit 102, the air electrode side current collector 134 and the upper interconnector 150 may be an integral member.

（下側のエンドプレート１０６およびカバープレート２００の構成）
図５は、下側のエンドプレート１０６およびカバープレート２００のそれぞれの外観構成を示す斜視図である。 (Structure of lower end plate 106 and cover plate 200)
FIG. 5 is a perspective view showing the appearance configurations of the lower end plate 106 and the cover plate 200, respectively.

図５に示すように、下側のエンドプレート１０６の下面には、面方向（Ｙ方向）に延びる４つの流路用凹部（溝部）１０７が形成されている。また、各流路用凹部１０７の位置には、下側のエンドプレート１０６を上下方向に貫通する流路用貫通孔１０５が形成されている。図２および図３に示すように、４つの流路用凹部１０７の位置に形成された流路用貫通孔１０５は、それぞれ、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス排出マニホールド１６２、燃料ガス導入マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２とＺ方向視で重なる位置に配置されており、Ｚ方向視で重なる各マニホールドと連通している。 As shown in FIG. 5, four flow path recesses (grooves) 107 extending in the surface direction (Y direction) are formed on the lower surface of the lower end plate 106. Further, at the position of each flow path recess 107, a flow path through hole 105 is formed which penetrates the lower end plate 106 in the vertical direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the flow path through holes 105 formed at the positions of the four flow path recesses 107 are the oxidant gas introduction manifold 161, the oxidant gas discharge manifold 162, and the fuel gas introduction, respectively. It is arranged at a position where it overlaps with the manifold 171 and the fuel gas discharge manifold 172 in the Z direction, and communicates with each of the overlapping manifolds in the Z direction.

カバープレート２００には、カバープレート２００を上下方向に貫通する４つのガス孔２０２が形成されている。４つのガス孔２０２は、下側のエンドプレート１０６に形成された４つの流路用凹部１０７に対応している。各ガス孔２０２は、Ｚ方向視で、対応する流路用凹部１０７と重なり、かつ、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２と重ならない位置（すなわち、流路用貫通孔１０５と重ならない位置）に配置されている。カバープレート２００が下側のエンドプレート１０６の下面上に配置された状態では、各流路用凹部１０７におけるガス孔２０２と重ならない部分は、カバープレート２００により塞がれる。そのため、カバープレート２００と下側のエンドプレート１０６とで構成される構造体の内部には、各流路用凹部１０７により構成される空間が確保される。この空間は、ガス孔２０２を介して燃料電池スタック１００の外部に開口し、かつ、流路用貫通孔１０５を介して対応する各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２に連通している。すなわち、各流路用凹部１０７により構成される空間により、ガス孔２０２と各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２とを連通する連通ガス流路が形成される。以下、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通する連通ガス流路を、酸化剤ガス導入連通流路１６３といい、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通する連通ガス流路を、酸化剤ガス排出連通流路１６４といい、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通する連通ガス流路を、燃料ガス導入連通流路１７３といい、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通する連通ガス流路を、燃料ガス排出連通流路１７４という。 The cover plate 200 is formed with four gas holes 202 that penetrate the cover plate 200 in the vertical direction. The four gas holes 202 correspond to the four flow path recesses 107 formed in the lower end plate 106. Each gas hole 202 overlaps with the corresponding flow path recess 107 in the Z direction and does not overlap with each manifold 161, 162, 171 and 172 (that is, a position that does not overlap with the flow path through hole 105). It is located in. When the cover plate 200 is arranged on the lower surface of the lower end plate 106, the portion of each flow path recess 107 that does not overlap with the gas hole 202 is closed by the cover plate 200. Therefore, a space formed by each flow path recess 107 is secured inside the structure composed of the cover plate 200 and the lower end plate 106. This space opens to the outside of the fuel cell stack 100 through the gas hole 202 and communicates with each of the corresponding manifolds 161, 162, 171 and 172 through the through hole 105 for the flow path. That is, a communication gas flow path that communicates the gas hole 202 and each manifold 161, 162, 171 and 172 is formed by the space formed by the recesses 107 for each flow path. Hereinafter, the communicating gas flow path communicating with the oxidant gas introduction manifold 161 is referred to as an oxidant gas introduction communication flow path 163, and the communicating gas flow path communicating with the oxidant gas discharge manifold 162 is referred to as an oxidant gas discharge communication flow path. The communication gas flow path that communicates with the fuel gas introduction manifold 171 is referred to as fuel gas introduction communication flow path 173, and the communication gas flow path that communicates with the fuel gas discharge manifold 172 is referred to as fuel gas discharge communication flow path 174. ..

図２に示すように、酸化剤ガス導入連通流路１６３には、燃料電池スタック１００の外部（例えば、図示しない補助器）から酸化剤ガスＯＧを導入するための配管６０が接続されており、酸化剤ガス排出連通流路１６４には、酸化剤オフガスＯＯＧを外部に排出するための配管６０が接続されている。また、図３に示すように、燃料ガス導入連通流路１７３には、外部から燃料ガスＦＧを導入するための配管６０が接続されており、燃料ガス排出連通流路１７４には、燃料オフガスＦＯＧを外部に排出するための配管６０が接続されている。 As shown in FIG. 2, a pipe 60 for introducing the oxidant gas OG from the outside of the fuel cell stack 100 (for example, an auxiliary device (not shown)) is connected to the oxidant gas introduction communication flow path 163. A pipe 60 for discharging the oxidant off-gas OOG to the outside is connected to the oxidant gas discharge communication flow path 164. Further, as shown in FIG. 3, a pipe 60 for introducing the fuel gas FG from the outside is connected to the fuel gas introduction communication flow path 173, and the fuel off gas FOG is connected to the fuel gas discharge communication flow path 174. A pipe 60 for discharging the fuel to the outside is connected.

なお、カバープレート２００は、下側のエンドプレート１０６に対して溶接により接合されている。より詳細には、カバープレート２００の下面には、Ｚ方向視でカバープレート２００の外周線ＯＬ付近に沿って、カバープレート２００と下側のエンドプレート１０６とを接合する外周溶接痕２２０が形成されている。さらに、カバープレート２００の下面には、Ｚ方向視で各流路用凹部１０７を取り囲むように、カバープレート２００と下側のエンドプレート１０６とを接合する流路用溶接痕２１０が形成されている。これにより、各流路用凹部１０７により形成される上記連通ガス流路（酸化剤ガス導入連通流路１６３、酸化剤ガス排出連通流路１６４、燃料ガス導入連通流路１７３、燃料ガス排出連通流路１７４）のシール性が高められる。 The cover plate 200 is joined to the lower end plate 106 by welding. More specifically, on the lower surface of the cover plate 200, an outer peripheral welding mark 220 for joining the cover plate 200 and the lower end plate 106 is formed along the vicinity of the outer peripheral line OL of the cover plate 200 in the Z direction. ing. Further, on the lower surface of the cover plate 200, a flow path welding mark 210 for joining the cover plate 200 and the lower end plate 106 is formed so as to surround each flow path recess 107 in the Z direction. .. As a result, the communication gas flow paths formed by the recesses 107 for each flow path (oxidizing agent gas introduction communication flow path 163, oxidizer gas discharge communication flow path 164, fuel gas introduction communication flow path 173, fuel gas discharge communication flow path). The sealing property of the road 174) is enhanced.

（外側プレート４３０および各シール部材５２０，５３０等の構成）
図６は、図４におけるＸ１の部分（下側のエンドプレート１０６、外側プレート４３０等）を拡大して示す説明図である。図４から図６に示すように、カバープレート２００と外側プレート４３０とには、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では１２本）孔が形成されており、さらに、下側のエンドプレート１０６の下面には、後述するボルト６００のねじ部分６１０の上部が螺合される孔（ねじ孔）が形成されており、カバープレート２００と外側プレート４３０と下側のエンドプレート１０６とに形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、外側プレート４３０から下側のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる端側連通孔５０８を構成している。以下の説明では、端側連通孔５０８を構成するために各部材に形成された孔も、端側連通孔５０８ということがある。本実施形態では、図５に示すように、下側のエンドプレート１０６等のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）に沿って並ぶように４つの端側連通孔５０８が形成されている。また、下側のエンドプレート１０６等のＺ方向回りの外周における該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）に沿って並ぶように４つの端側連通孔５０８が形成されている。さらに、下側のエンドプレート１０６等の上記各辺に直交する方向（Ｘ軸方向）における中央側には、４つの端側連通孔５０８が形成されている。 (Structure of outer plate 430 and each sealing member 520, 530, etc.)
FIG. 6 is an enlarged explanatory view showing a portion X1 in FIG. 4 (lower end plate 106, outer plate 430, etc.). As shown in FIGS. 4 to 6, the cover plate 200 and the outer plate 430 are formed with a plurality of holes (12 in this embodiment) penetrating in the vertical direction, and further, a lower end plate. On the lower surface of the 106, a hole (screw hole) into which the upper portion of the screw portion 610 of the bolt 600, which will be described later, is screwed is formed, and is formed in the cover plate 200, the outer plate 430, and the lower end plate 106. The holes corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form an end-side communication hole 508 extending in the vertical direction from the outer plate 430 to the lower end plate 106. In the following description, the holes formed in each member to form the end-side communication hole 508 may also be referred to as the end-side communication hole 508. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, on one side (the side on the X-axis positive direction side of the two sides parallel to the Y-axis) on the outer circumference of the lower end plate 106 or the like around the Z direction. Four end-side communication holes 508 are formed so as to line up along the line. Further, 4 so as to line up along the opposite side (the side on the negative side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) on the outer circumference of the lower end plate 106 or the like around the Z direction. Two end-side communication holes 508 are formed. Further, four end-side communication holes 508 are formed on the central side of the lower end plate 106 and the like in the direction orthogonal to each side (X-axis direction).

各端側連通孔５０８には上下方向に延びるボルト６００のねじ部分６１０が挿通されており、該ねじ部分６１０の上端部が下側のエンドプレート１０６に形成された端側連通孔５０８に螺合されている。ボルト６００の頭部６２０と外側プレート４３０の下面との間には、環状の下側の絶縁シート５４０が介在している。下側の絶縁シート５４０は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。ボルト６００の頭部６２０と下側のエンドプレート１０６とによって、カバープレート２００と外側シール部材５３０と外側プレート４３０と絶縁シート５４０とが一体に締結されている。端側連通孔５０８は、特許請求の範囲における第１孔に相当し、絶縁シート５４０は、特許請求の範囲における絶縁部材に相当し、ボルト６００は、特許請求の範囲における第１締結部材に相当する。 A screw portion 610 of a bolt 600 extending in the vertical direction is inserted into each end-side communication hole 508, and an upper end portion of the screw portion 610 is screwed into an end-side communication hole 508 formed in the lower end plate 106. Has been done. An annular lower insulating sheet 540 is interposed between the head 620 of the bolt 600 and the lower surface of the outer plate 430. The lower insulating sheet 540 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like. The cover plate 200, the outer sealing member 530, the outer plate 430, and the insulating sheet 540 are integrally fastened by the head 620 of the bolt 600 and the lower end plate 106. The end-side communication hole 508 corresponds to the first hole in the claims, the insulating sheet 540 corresponds to the insulating member in the claims, and the bolt 600 corresponds to the first fastening member in the claims. To do.

ここで、燃料電池スタック１００は、内側シール部材５２０と外側シール部材５３０とについて、次の第１の条件を満たす。
「外側シール部材５３０の第１の沿面距離 ＞ 内側シール部材５２０の第２の沿面距離」
ただし、第１の沿面距離は、外側シール部材５３０に隣接する一対の導電部材であるカバープレート２００と外側プレート４３０との間における外側シール部材５３０の表面に沿った最短距離である。具体的には、第１の沿面距離は、外側シール部材５３０の面方向（Ｙ方向）の突出長さＤ１の２倍と、外側シール部材５３０の厚さＤ２(上下方向の寸法)との合算値である（＝（Ｄ１×２）＋Ｄ２）。また、第２の沿面距離は、内側シール部材５２０に隣接する一対の導電部材である下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間における内側シール部材５２０の表面に沿った最短距離である。具体的には、第２の沿面距離は、内側シール部材５２０の面方向（Ｙ方向）の突出長さ（本実施形態ではゼロ）の２倍と、内側シール部材５２０の厚さＤ３(上下方向の寸法)との合算値である（＝Ｄ３）。要するに、第１の条件は、外側シール部材５３０による絶縁性が、内側シール部材５２０の絶縁性より高いことを意味する。なお、発電ブロック１０３（発電単位１０２）に近傍における高いシール性を確保するため、内側シール部材５２０の厚さＤ３は、外側シール部材５３０の厚さＤ２より薄いことが好ましい。 Here, the fuel cell stack 100 satisfies the following first condition with respect to the inner seal member 520 and the outer seal member 530.
"First creepage distance of the outer seal member 530> Second creepage distance of the inner seal member 520"
However, the first creepage distance is the shortest distance along the surface of the outer seal member 530 between the cover plate 200 and the outer plate 430, which are a pair of conductive members adjacent to the outer seal member 530. Specifically, the first creepage distance is the sum of twice the protrusion length D1 in the surface direction (Y direction) of the outer seal member 530 and the thickness D2 (vertical dimension) of the outer seal member 530. It is a value (= (D1 × 2) + D2). The second creepage distance is the shortest distance along the surface of the inner seal member 520 between the lower terminal plate 420 and the lower end plate 106, which are a pair of conductive members adjacent to the inner seal member 520. Is. Specifically, the second creepage distance is twice the protrusion length (zero in the present embodiment) of the inner seal member 520 in the surface direction (Y direction) and the thickness D3 (vertical direction) of the inner seal member 520. It is the total value with (dimension of) (= D3). In short, the first condition means that the insulating property of the outer sealing member 530 is higher than the insulating property of the inner sealing member 520. In order to ensure high sealing performance in the vicinity of the power generation block 103 (power generation unit 102), the thickness D3 of the inner seal member 520 is preferably thinner than the thickness D2 of the outer seal member 530.

また、燃料電池スタック１００は、外側シール部材５３０とボルト６００と外側プレート４３０と絶縁シート５４０とについて、次の第２の条件を満たす。
「外側シール部材５３０の第１の沿面距離 ＞ Ｍｉｎ（外側シール部材５３０の厚さＤ２，絶縁シート５４０の厚さＤ４）」、かつ、
「ボルト６００と外側プレート４３０との離間距離Ｄ５ ＞ Ｍｉｎ（外側シール部材５３０の厚さＤ２，絶縁シート５４０の厚さＤ４）」、かつ、
「絶縁シート５４０の第３の沿面距離 ＞ Ｍｉｎ（外側シール部材５３０の厚さＤ２，絶縁シート５４０の厚さＤ４）」
ただし、Ｍｉｎ（外側シール部材５３０の厚さＤ２，絶縁シート５４０の厚さＤ４）は、外側シール部材５３０の厚さＤ２と絶縁シート５４０の厚さＤ４との薄い方を意味する。また、ボルト６００と外側プレート４３０とは、ボルト６００の全周にわたって互いに離間しており、離間距離Ｄ５は、ボルト６００と外側プレート４３０との間の空間における最短距離である。また、第３の沿面距離は、絶縁シート５４０に隣接する一対の導電部材である外側プレート４３０とボルト６００の頭部６２０との間における絶縁シート５４０の表面に沿った最短距離である。具体的には、第３の沿面距離は、絶縁シート５４０の面方向（Ｙ方向）の突出長さＤ６と、絶縁シート５４０の厚さＤ４との合算値である（＝（Ｄ６＋Ｄ４）。
ボルト６００とカバープレート２００と下側のエンドプレート１０６とは電気的に接続されているため、互いに略同電位である。要するに、第２の条件は、互いに略同電位であるボルト６００とカバープレート２００と下側のエンドプレート１０６と、外側プレート４３０との絶縁性を確保するための条件である。 Further, the fuel cell stack 100 satisfies the following second condition with respect to the outer seal member 530, the bolt 600, the outer plate 430, and the insulating sheet 540.
"First creepage distance of the outer seal member 530> Min (thickness D2 of the outer seal member 5302, thickness D4 of the insulating sheet 540)", and
"Distance between bolt 600 and outer plate 430 D5> Min (thickness D2 of outer sealing member 5302, thickness D4 of insulating sheet 540)", and
"Third creepage distance of the insulating sheet 540> Min (thickness D2 of the outer sealing member 530, thickness D4 of the insulating sheet 540)"
However, Min (thickness D2 of the outer sealing member 530 and thickness D4 of the insulating sheet 540) means the thinner of the thickness D2 of the outer sealing member 530 and the thickness D4 of the insulating sheet 540. Further, the bolt 600 and the outer plate 430 are separated from each other over the entire circumference of the bolt 600, and the separation distance D5 is the shortest distance in the space between the bolt 600 and the outer plate 430. The third creepage distance is the shortest distance along the surface of the insulating sheet 540 between the outer plate 430, which is a pair of conductive members adjacent to the insulating sheet 540, and the head 620 of the bolt 600. Specifically, the third creepage distance is a total value of the protrusion length D6 of the insulating sheet 540 in the plane direction (Y direction) and the thickness D4 of the insulating sheet 540 (= (D6 + D4).
Since the bolt 600, the cover plate 200, and the lower end plate 106 are electrically connected to each other, they have substantially the same potential. In short, the second condition is a condition for ensuring the insulation between the bolt 600, the cover plate 200, the lower end plate 106, and the outer plate 430, which have substantially the same potential as each other.

また、上下方向視で、外側プレート４３０の面積は、下側のエンドプレート１０６（カバープレート２００）の面積より小さいことが好ましい。例えば、外側プレート４３０の面積は、下側のエンドプレート１０６（カバープレート２００）の面積の４０％以上５０％以下であることが好ましい。例えば、外側プレート４３０の面積は、２００ｃｍ２以上、１０００ｃｍ２である。 Further, when viewed in the vertical direction, the area of the outer plate 430 is preferably smaller than the area of the lower end plate 106 (cover plate 200). For example, the area of the outer plate 430 is preferably 40% or more and 50% or less of the area of the lower end plate 106 (cover plate 200). For example, the area of the outer plate 430 is 200 cm 2 or more and 1000 cm 2 .

Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２に示すように、酸化剤ガスＯＧは、外部から配管６０を介して燃料電池スタック１００内に設けられた酸化剤ガス導入連通流路１６３に導入される。酸化剤ガス導入連通流路１６３に導入された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス導入連通流路１６３から酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図２および図３に示すように、燃料ガスＦＧが配管６０を介して燃料電池スタック１００内に設けられた燃料ガス導入連通流路１７３に導入される。燃料ガス導入連通流路１７３に導入された燃料ガスＦＧは、燃料ガス導入連通流路１７３から燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。 A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIG. 2, the oxidant gas OG is introduced from the outside into the oxidant gas introduction communication flow path 163 provided in the fuel cell stack 100 via the pipe 60. The oxidant gas OG introduced into the oxidant gas introduction communication flow path 163 is supplied to the oxidant gas introduction manifold 161 from the oxidant gas introduction communication flow path 163, and the oxidizer gas introduction manifold 161 oxidizes each power generation unit 102. It is supplied to the air chamber 166 through the agent gas supply communication hole 132. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the fuel gas FG is introduced into the fuel gas introduction communication flow path 173 provided in the fuel cell stack 100 via the pipe 60. The fuel gas FG introduced into the fuel gas introduction communication flow path 173 is supplied to the fuel gas introduction manifold 171 from the fuel gas introduction communication flow path 173, and is supplied from the fuel gas introduction manifold 171 to the fuel gas supply communication hole 142 of each power generation unit 102. It is supplied to the fuel chamber 176 via.

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧに含まれる酸素と燃料ガスＦＧに含まれる水素との電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０（または上側のエンドプレート１０４）に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０（または下側のエンドプレート１０６）に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するターミナルプレート４１０，４２０から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, oxygen contained in the oxidant gas OG and hydrogen contained in the fuel gas FG in the single cell 110 are supplied. Power is generated by an electrochemical reaction with. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air pole 114 of the single cell 110 is electrically connected to one of the interconnectors 150 (or the upper end plate 104) via the air pole side current collector 134, and the fuel pole 116 is the fuel pole. It is electrically connected to the other interconnector 150 (or the lower end plate 106) via the side current collector 144. Further, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electric energy generated in each power generation unit 102 is extracted from the terminal plates 410 and 420 that function as the output terminals of the fuel cell stack 100. Since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is a heater (for example, until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation after the start-up. (Not shown) may be heated.

図２に示すように、各発電単位１０２の酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して空気室１６６から酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、酸化剤ガス排出マニホールド１６２から酸化剤ガス排出連通流路１６４に排出され、酸化剤ガス排出連通流路１６４から燃料電池スタック１００の外部の配管６０を介して外部に排出される。また、図３に示すように、各発電単位１０２の燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料室１７６から燃料ガス排出マニホールド１７２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、燃料ガス排出マニホールド１７２から燃料ガス排出連通流路１７４に排出され、燃料ガス排出連通流路１７４から配管６０を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。 As shown in FIG. 2, the oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 to the oxidant gas discharge manifold 162 through the oxidant gas discharge communication hole 133 of each power generation unit 102 is oxidized from the oxidant gas discharge manifold 162. It is discharged to the agent gas discharge communication flow path 164, and is discharged to the outside from the oxidant gas discharge communication flow path 164 via an external pipe 60 of the fuel cell stack 100. Further, as shown in FIG. 3, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 to the fuel gas discharge manifold 172 through the fuel gas discharge communication hole 143 of each power generation unit 102 discharges fuel gas from the fuel gas discharge manifold 172. It is discharged to the communication flow path 174, and is discharged from the fuel gas discharge communication flow path 174 to the outside of the fuel cell stack 100 via the pipe 60.

Ａ−３．本実施形態の効果：
本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、発電ブロック１０３に電気的に接続される下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間に内側シール部材５２０が介在している。ここで、燃料電池スタック１００内において発電ブロック１０３に近い位置ほど、高いシール性が要求される。発電ブロック１０３近傍でのガスリークは、燃料電池スタック１００の発電性能に大きく影響するおそれがあるからである。このため、発電ブロック１０３の近傍に位置する内側シール部材５２０の厚さは薄い方が好ましい。内側シール部材５２０が厚いほど、該内側シール部材５２０によるシール性が低下するからである。 A-3. Effect of this embodiment:
According to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the inner seal member 520 is interposed between the lower terminal plate 420 electrically connected to the power generation block 103 and the lower end plate 106. Here, the closer to the power generation block 103 in the fuel cell stack 100, the higher the sealing property is required. This is because a gas leak in the vicinity of the power generation block 103 may greatly affect the power generation performance of the fuel cell stack 100. Therefore, it is preferable that the inner seal member 520 located in the vicinity of the power generation block 103 has a thin thickness. This is because the thicker the inner sealing member 520, the lower the sealing property of the inner sealing member 520.

一方、内側シール部材５２０の厚さが薄くなるほど、該内側シール部材５２０による電気的な絶縁性が低下する。内側シール部材５２０の厚さが薄くなるほど、該内側シール部材５２０に隣接する下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間における内側シール部材５２０の第２の沿面距離が短くなるからである。ここで、上側のターミナルプレート４１０だけでなく、下側のターミナルプレート４２０も高電位になることがある。例えば、複数台の燃料電池スタック１００が電気的に直列に接続されている場合には、高電位側に位置する燃料電池スタック１００の下側のターミナルプレート４２０は高電位になる。このため、下側のターミナルプレート４２０が高電位になった場合、５２０では、下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間の絶縁性を十分に確保できないおそれがある。しかし、燃料電池スタック１００の絶縁性は、シール性とは異なり、発電ブロック１０３の近傍で確保しなくてもよい。下側のターミナルプレート４２０と、燃料電池スタック１００において最も外側に位置する外側プレート４３０との間で絶縁性が確保されればよい。 On the other hand, as the thickness of the inner seal member 520 becomes thinner, the electrical insulation property of the inner seal member 520 decreases. As the thickness of the inner seal member 520 becomes thinner, the second creepage distance of the inner seal member 520 between the lower terminal plate 420 adjacent to the inner seal member 520 and the lower end plate 106 becomes shorter. Is. Here, not only the upper terminal plate 410 but also the lower terminal plate 420 may have a high potential. For example, when a plurality of fuel cell stacks 100 are electrically connected in series, the terminal plate 420 on the lower side of the fuel cell stack 100 located on the high potential side has a high potential. Therefore, when the lower terminal plate 420 has a high potential, the 520 may not be able to sufficiently secure the insulating property between the lower terminal plate 420 and the lower end plate 106. However, unlike the sealing property, the insulating property of the fuel cell stack 100 does not have to be secured in the vicinity of the power generation block 103. Insulation may be ensured between the lower terminal plate 420 and the outermost outer plate 430 of the fuel cell stack 100.

本実施形態の燃料電池スタック１００では、内側シール部材５２０に加えて、外側シール部材５３０が備えられている。この外側シール部材５３０は、下側のエンドプレート１０６と、該下側のエンドプレート１０６に対して発電ブロック１０３とは反対側に配置された外側プレート４３０との間に配置されている。すなわち、下側のターミナルプレート４２０と外側プレート４３０との間には、内側シール部材５２０と下側のエンドプレート１０６とカバープレート２００と外側シール部材５３０とが介在する。したがって、仮に、下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間の絶縁性を十分に確保できなかったとしても、下側のターミナルプレート４２０と外側プレート４３０との間の絶縁性を十分に確保することができる。 In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, an outer seal member 530 is provided in addition to the inner seal member 520. The outer seal member 530 is arranged between the lower end plate 106 and the outer plate 430 arranged on the side opposite to the power generation block 103 with respect to the lower end plate 106. That is, the inner seal member 520, the lower end plate 106, the cover plate 200, and the outer seal member 530 are interposed between the lower terminal plate 420 and the outer plate 430. Therefore, even if the insulation between the lower terminal plate 420 and the lower end plate 106 cannot be sufficiently secured, the insulation between the lower terminal plate 420 and the outer plate 430 can be maintained. It can be secured sufficiently.

また、外側シール部材５３０は、内側シール部材５２０よりも発電ブロック１０３から離れた位置に配置されている。このため、外側シール部材５３０の上記第１の沿面距離の長短は、内側シール部材５２０の上記第２の沿面距離の長短に比べて、発電ブロック１０３近傍におけるシール性に与える影響は小さい。そこで、本実施形態の燃料電池スタック１００では、外側シール部材５３０の第１の沿面距離は、内側シール部材５２０の第２の沿面距離より長い（上記第１の条件）。これにより、下側のターミナルプレート４２０と外側プレート４３０との間の絶縁性をさらに向上させることができる。これにより、内側シール部材５２０により燃料電池スタック１００の特に発電ブロック１０３近傍におけるシール性を確保しつつ、外側シール部材５３０により燃料電池スタック１００の内外における絶縁性を向上させることができる。要するに、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、燃料電池スタック１００の内外におけるシール性と絶縁性とを両立させることができる。 Further, the outer seal member 530 is arranged at a position farther from the power generation block 103 than the inner seal member 520. Therefore, the length of the first creepage distance of the outer seal member 530 has a smaller effect on the sealability in the vicinity of the power generation block 103 than the length of the second creepage distance of the inner seal member 520. Therefore, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the first creepage distance of the outer seal member 530 is longer than the second creepage distance of the inner seal member 520 (the first condition above). This makes it possible to further improve the insulation between the lower terminal plate 420 and the outer plate 430. As a result, the inner sealing member 520 secures the sealing property of the fuel cell stack 100 particularly in the vicinity of the power generation block 103, while the outer sealing member 530 can improve the insulating property inside and outside the fuel cell stack 100. In short, according to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, it is possible to achieve both sealing properties and insulating properties inside and outside the fuel cell stack 100.

また、下側のターミナルプレート４２０の最も近くに配置されている下側のエンドプレート１０６が、配管６０を介して接地されるのではなく、下側のターミナルプレート４２０に対して下側のエンドプレート１０６より離れて配置されている外側プレート４３０が配管６０を介して接地される。これにより、下側のターミナルプレート４２０と下側のエンドプレート１０６との間で短絡することを抑制することができる。 Also, the lower end plate 106, which is located closest to the lower terminal plate 420, is not grounded through the pipe 60, but is the lower end plate with respect to the lower terminal plate 420. The outer plate 430, which is located away from 106, is grounded via the pipe 60. As a result, it is possible to prevent a short circuit between the lower terminal plate 420 and the lower end plate 106.

また、本実施形態では、燃料電池スタック１００が上述した第２の条件を満たすことにより、互いに略同電位であるボルト６００とカバープレート２００と下側のエンドプレート１０６と、外側プレート４３０との絶縁性が、より確実に確保されている。 Further, in the present embodiment, when the fuel cell stack 100 satisfies the above-mentioned second condition, the bolt 600, the cover plate 200, the lower end plate 106, and the outer plate 430 are insulated from each other at substantially the same potential. The sex is more reliably secured.

また、本実施形態では、上側のエンドプレート１０４から下側のエンドプレート１０６までの締結と、下側のエンドプレート１０６から外側プレート４３０までの締結とが、別々の締結部材（ボルト２２およびナット２４と、ボルト６００）によって実現されている。これにより、上側のエンドプレート１０４から下側のエンドプレート１０６までの締結と、下側のエンドプレート１０６から外側プレート４３０までの締結とが、共通の締結部材により実現されている構成に比べて、外側シール部材５３０がより強い締結力で締結されることによって、外側シール部材５３０におけるシール性の低下を、より効果的に抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the fastening from the upper end plate 104 to the lower end plate 106 and the fastening from the lower end plate 106 to the outer plate 430 are separate fastening members (bolts 22 and nuts 24). And, it is realized by the bolt 600). As a result, as compared with the configuration in which the fastening from the upper end plate 104 to the lower end plate 106 and the fastening from the lower end plate 106 to the outer plate 430 are realized by a common fastening member. By fastening the outer sealing member 530 with a stronger fastening force, it is possible to more effectively suppress the deterioration of the sealing property of the outer sealing member 530.

また、本実施形態では、ボルト６００による締結箇所の数は、ボルト２２およびナット２４による締結箇所の数より多い。これにより、外側シール部材５３０を、内側シール部材５２０より強い締結力で締結されることによって、外側シール部材５３０におけるシール性の低下を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the number of fastening points by the bolt 600 is larger than the number of fastening points by the bolt 22 and the nut 24. As a result, the outer seal member 530 is fastened with a stronger fastening force than the inner seal member 520, so that deterioration of the sealability of the outer seal member 530 can be suppressed.

また、本実施形態では、上側のエンドプレート１０４と下側のエンドプレート１０６とがボルト２２を介して略同電位とされている。従って、上側のターミナルプレート４１０の最も近くに配置されている上側のエンドプレート１０４が、配管６０を介して接地されるのではなく、上側のターミナルプレート４１０に対して該上側のエンドプレート１０４より離れて配置されている外側プレート４３０が配管６０を介して接地される。これにより、下側のターミナルプレート４２０側だけでなく、上側のターミナルプレート４１０側での短絡をも抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the upper end plate 104 and the lower end plate 106 have substantially the same potential via the bolt 22. Therefore, the upper end plate 104 located closest to the upper terminal plate 410 is not grounded via the pipe 60, but is separated from the upper end plate 104 with respect to the upper terminal plate 410. The outer plate 430 arranged so as to be grounded is grounded via the pipe 60. As a result, it is possible to suppress a short circuit not only on the lower terminal plate 420 side but also on the upper terminal plate 410 side.

また、本実施形態では、外側プレート４３０が配管６０に電気的に接続される場合でも、各ターミナルプレート４１０，４２０と配管６０との絶縁性を確保することができる。 Further, in the present embodiment, even when the outer plate 430 is electrically connected to the pipe 60, the insulation between the terminal plates 410 and 420 and the pipe 60 can be ensured.

また、本実施形態では、上下方向視で、外側プレート４３０の面積は、下側のエンドプレート１０６（カバープレート２００）の面積より小さい。これにより、外側プレート４３０の面積が、下側のエンドプレート１０６（カバープレート２００）の面積以上である場合に比べて、ボルト６００による同じ締結力における外側プレート４３０と、下側のエンドプレート１０６（カバープレート２００）との間の面圧が高いため、外側シール部材５３０におけるシール性の低下を、より効果的に抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the area of the outer plate 430 is smaller than the area of the lower end plate 106 (cover plate 200) in the vertical view. As a result, the outer plate 430 and the lower end plate 106 (with the same fastening force by the bolt 600) are compared with the case where the area of the outer plate 430 is equal to or larger than the area of the lower end plate 106 (cover plate 200). Since the surface pressure between the cover plate 200) and the cover plate 200) is high, deterioration of the sealing property of the outer sealing member 530 can be suppressed more effectively.

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。上記実施形態において、上述した第２の条件を満たさないとしてもよい。また、上側のエンドプレート１０４から下側のエンドプレート１０６までの締結と、下側のエンドプレート１０６から外側プレート４３０までの締結とが、共通の締結部材により実現されているとしてもよい。例えば、上記実施形態において、ボルト６００を備えておらず、ボルト２２が下側のエンドプレート１０６とカバープレート２００とを貫通し、外側プレート４３０に達して羅合されているとしてもよい。また、上側のエンドプレート１０４と下側のエンドプレート１０６とが電気的に接続されておらず、互いに異なる電位であるとしてもよい。また、外側プレート４３０は、配管６０ではなく、図示しない燃料電池スタック１００を収容する導電性の筐体に電気的に接続されるとしてもよい。 The configuration of the fuel cell stack 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously modified. In the above embodiment, the above-mentioned second condition may not be satisfied. Further, the fastening from the upper end plate 104 to the lower end plate 106 and the fastening from the lower end plate 106 to the outer plate 430 may be realized by a common fastening member. For example, in the above embodiment, the bolt 600 may not be provided, and the bolt 22 may penetrate the lower end plate 106 and the cover plate 200 and reach the outer plate 430 to be combined. Further, the upper end plate 104 and the lower end plate 106 may not be electrically connected and may have different potentials from each other. Further, the outer plate 430 may be electrically connected not to the pipe 60 but to a conductive housing for accommodating the fuel cell stack 100 (not shown).

また、ボルト６００による締結箇所の数は、ボルト２２およびナット２４による締結箇所の数と同数または少なくもよい。また、上下方向視で、外側プレート４３０の面積は、下側のエンドプレート１０６（カバープレート２００）の面積以上でもよい。 Further, the number of fastening points by the bolt 600 may be the same as or less than the number of fastening points by the bolt 22 and the nut 24. Further, when viewed in the vertical direction, the area of the outer plate 430 may be equal to or larger than the area of the lower end plate 106 (cover plate 200).

また、上記実施形態では、流路用連通孔１０９が締結用連通孔１０８とは別に設けられているが、燃料電池スタック１００に設けられた締結用連通孔１０８の内の少なくとも１つが流路用連通孔１０９としても機能するとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the flow path communication hole 109 is provided separately from the fastening communication hole 108, but at least one of the fastening communication holes 108 provided in the fuel cell stack 100 is for the flow path. It may also function as a communication hole 109.

また、上記実施形態において、流路用溶接痕２１０や外周溶接痕２２０の少なくとも一方が形成されていなくてもよい。また、上記実施形態において、カバープレート２００に溶接用凹部２３０が形成されていなくてもよい。 Further, in the above embodiment, at least one of the flow path welding mark 210 and the outer peripheral welding mark 220 may not be formed. Further, in the above embodiment, the welding recess 230 may not be formed on the cover plate 200.

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２（単セル１１０）の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２（単セル１１０）の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態において、一の発電単位１０２と他の発電単位１０２との間に、発電機能を有さず導電性を有する層（例えば、面方向のガス流路を確保するための層）が介在していてもよい。この場合であっても、最上段の発電単位１０２から最下段の発電単位１０２までの範囲の構造体（すなわち、上記発電機能を有さず導電性を有する層も含む）が発電ブロック１０３である。 Further, in the above embodiment, the number of power generation units 102 (single cell 110) included in the fuel cell stack 100 is only an example, and the number of power generation units 102 (single cell 110) is required for the fuel cell stack 100. It is appropriately determined according to the output voltage and the like. Further, in the above embodiment, between one power generation unit 102 and another power generation unit 102, a layer having no power generation function and having conductivity (for example, a layer for securing a gas flow path in the plane direction). May intervene. Even in this case, the structure in the range from the uppermost power generation unit 102 to the lowest power generation unit 102 (that is, including the layer having no power generation function and having conductivity) is the power generation block 103. ..

また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、カバープレート２００とエンドプレート１０６とが同一の材料で形成されるとしてもよい。 Further, the material forming each member in the above embodiment is merely an example, and each member may be formed of another material. For example, the cover plate 200 and the end plate 106 may be made of the same material.

本明細書において、部材（または部材のある部分、以下同様）Ａを挟んで部材Ｂと部材Ｃとが互いに対向するとは、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとが隣接する形態に限定されず、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとの間に他の構成要素が介在する形態を含む。例えば、電解質層１１２と空気極１１４との間に他の層が設けられていてもよい。このような構成であっても、空気極１１４と燃料極１１６とは電解質層１１２を挟んで互いに対向すると言える。 In the present specification, the fact that the member B and the member C face each other with the member (or a portion having the member, the same applies hereinafter) A sandwiching the member A is not limited to the form in which the member A and the member B or the member C are adjacent to each other. It includes a form in which another component is interposed between the member A and the member B or the member C. For example, another layer may be provided between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114. Even with such a configuration, it can be said that the air electrode 114 and the fuel electrode 116 face each other with the electrolyte layer 112 interposed therebetween.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解単セルや、複数の電解単セルを備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６−８１８１３号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、流路用連通孔１０９を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、流路用連通孔１０９を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セルスタックにおいても、上記実施形態と同様の構成とすれば、上記実施形態と同様の作用・効果を奏する。 Further, in the above embodiment, the SOFC that generates power by utilizing the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidizing agent gas is targeted, but the present invention comprises an electrolysis reaction of water. It is also applicable to an electrolytic single cell, which is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (SOEC) that uses it to generate hydrogen, and an electrolytic cell stack including a plurality of electrolytic single cells. The configuration of the electrolytic cell stack is not described in detail here because it is known, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, but is generally the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is the composition of. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment may be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 may be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 may be read as an electrolytic single cell. However, during the operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied between both electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode), and the flow path communication hole 109 is used. Water vapor as a raw material gas is supplied through. As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolytic cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out to the outside of the electrolytic cell stack through the flow path communication hole 109. Even in the electrolytic cell stack having such a configuration, if the configuration is the same as that of the above embodiment, the same operation and effect as that of the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解単セル）にも適用可能である。 Further, in the above embodiment, the solid oxide fuel cell (SOFC) has been described as an example, but the present invention can be applied to other types of fuel cells (or electrolytic single cells) such as a molten carbonate fuel cell (MCFC). Is also applicable.

２２：ボルト ２４：ナット ６０：配管 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０３：発電ブロック １０４，１０６：エンドプレート １０５：流路用貫通孔 １０７：流路用凹部 １０８：締結用連通孔 １０９：流路用連通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：孔 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電体 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４４：燃料極側集電体 １５０：インターコネクタ １６１，１６２，１７１，１７２：マニホールド １６３：酸化剤ガス導入連通流路 １６４：酸化剤ガス排出連通流路 １６６：空気室 １７３：燃料ガス導入連通流路 １７４：燃料ガス排出連通流路 １７６：燃料室 ２００：カバープレート ２０２：ガス孔 ２１０：流路用溶接痕 ２２０：外周溶接痕 ２３０：溶接用凹部 ４１０，４２０：ターミナルプレート ４１２：突出部 ４２２：突出部 ４３０：外側プレート ５０８：端側連通孔 ５１０：絶縁シート ５２０：内側シール部材 ５３０：外側シール部材 ５４０：絶縁シート ６００：ボルト ６１０：ねじ部分 ６２０：頭部 Ｄ１：突出長さ Ｄ２：厚さ Ｄ３：厚さ Ｄ４：厚さ Ｄ５：離間距離 Ｄ６：突出長さ ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＯＧ：酸化剤ガス ＯＬ：外周線 ＯＯＧ：酸化剤オフガス 22: Bolt 24: Nut 60: Piping 100: Fuel cell stack 102: Power generation unit 103: Power generation block 104, 106: End plate 105: Through hole for flow path 107: Recessed hole for flow path 108: Communication hole for fastening 109: Flow Road communication hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air pole 116: Fuel pole 120: Separator 121: Hole 130: Air pole side frame 131: Hole 132: Oxidizing agent gas supply communication hole 133: Oxidizing agent gas discharge communication Hole 134: Air pole side current collector 140: Fuel pole side frame 141: Hole 142: Fuel gas supply communication hole 143: Fuel gas discharge communication hole 144: Fuel pole side current collector 150: Interconnector 161, 162, 171 172: Manifold 163: Oxidizing gas introduction communication flow path 164: Oxidizing agent gas discharge communication flow path 166: Air chamber 173: Fuel gas introduction communication flow path 174: Fuel gas discharge communication flow path 176: Fuel chamber 200: Cover plate 202 : Gas hole 210: Welding mark for flow path 220: Outer peripheral welding mark 230: Recessed part for welding 410, 420: Terminal plate 412: Protruding part 422: Protruding part 430: Outer plate 508: End side communication hole 510: Insulation sheet 520: Inner seal member 530: Outer seal member 540: Insulation sheet 600: Bolt 610: Threaded part 620: Head D1: Protruding length D2: Thickness D3: Thickness D4: Thickness D5: Separation distance D6: Protruding length FG : Fuel gas FOG: Fuel off gas OG: Oxidating agent gas OL: Outer line OOG: Oxidating agent off gas

Claims (6)

電解質層と空気極と燃料極とをそれぞれ含む電気化学反応単セルが、第１の方向に複数並べて配置された電気化学反応ブロックと、
前記電気化学反応ブロックに対して、前記第１の方向の一方側に配置され、前記電気化学反応ブロックに電気的に接続されるとともに導電性を有する第１のターミナル部材と、
前記電気化学反応ブロックに対して、前記第１の方向の他方側に配置され、前記電気化学反応ブロックに電気的に接続されるとともに導電性を有する第２のターミナル部材と、
前記第１のターミナル部材に対して前記電気化学反応ブロックとは反対側に配置され、導電性を有する内側導電部材と、
前記第１のターミナル部材と前記内側導電部材との間に配置され、絶縁性を有する内側シール部材と、
前記内側導電部材に対して前記電気化学反応ブロックとは反対側に配置され、導電性を有する外側導電部材と、
前記内側導電部材と前記外側導電部材との間に配置され、絶縁性を有する外側シール部材であって、前記内側導電部材と前記外側導電部材との間における第１の沿面距離が、前記第１のターミナル部材と前記内側導電部材との間における前記内側シール部材の第２の沿面距離より長い、外側シール部材と、を備えることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 An electrochemical reaction block in which a plurality of electrochemical reaction single cells including an electrolyte layer, an air electrode, and a fuel electrode are arranged side by side in the first direction, and
A first terminal member arranged on one side of the first direction with respect to the electrochemical reaction block and electrically connected to the electrochemical reaction block and having conductivity.
A second terminal member, which is arranged on the other side of the first direction with respect to the electrochemical reaction block and is electrically connected to the electrochemical reaction block and has conductivity,
An inner conductive member arranged on the side opposite to the electrochemical reaction block with respect to the first terminal member and having conductivity,
An inner sealing member arranged between the first terminal member and the inner conductive member and having an insulating property,
The outer conductive member, which is arranged on the opposite side of the electrochemical reaction block with respect to the inner conductive member and has conductivity,
The first creepage distance between the inner conductive member and the outer conductive member, which is an outer sealing member arranged between the inner conductive member and the outer conductive member and has an insulating property, is the first. An electrochemical reaction cell stack comprising: an outer sealing member longer than a second creepage distance of the inner sealing member between the terminal member and the inner conductive member. 請求項１に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記電気化学反応セルスタックには、
前記外側導電部材を前記第１の方向に貫通し、前記内側導電部材まで延びる第１の孔が形成されており、
さらに、前記第１の孔に挿入され、前記外側導電部材と前記内側導電部材とを締結する第１の締結部材と、
前記第１の締結部材と前記外側導電部材との間に配置される絶縁部材と、を備え、
前記外側シール部材の前記第１の沿面距離と、前記第１の締結部材と前記外側導電部材との間の距離と、前記外側導電部材と前記第１の締結部材との間における前記絶縁部材の第３の沿面距離とのそれぞれは、前記外側シール部材の前記第１の方向の厚さと前記絶縁部材の前記第１の方向の厚さとの薄い方の厚さより長いことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to claim 1,
In the electrochemical reaction cell stack,
A first hole is formed which penetrates the outer conductive member in the first direction and extends to the inner conductive member.
Further, a first fastening member that is inserted into the first hole and fastens the outer conductive member and the inner conductive member,
An insulating member arranged between the first fastening member and the outer conductive member is provided.
The first creepage distance of the outer sealing member, the distance between the first fastening member and the outer conductive member, and the insulating member between the outer conductive member and the first fastening member. Each of the third creepage distances is longer than the thinner thickness of the outer sealing member in the first direction and the insulating member in the first direction. Reaction cell stack. 請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記電気化学反応セルスタックには、
前記外側導電部材を前記第１の方向に貫通し、前記内側導電部材まで延びる第１の孔と、
前記第１の方向に前記第２のターミナル部材から前記第１のターミナル部材まで貫通し、前記内側導電部材まで延びる第２の孔と、が形成されており、
前記電気化学反応セルスタックは、さらに、
前記第１の孔に挿入され、前記外側導電部材と前記内側導電部材とを締結する第１の締結部材と、
前記第１の締結部材と前記外側導電部材との間に配置される絶縁部材と、
前記第２の孔に挿入され、前記前記第２のターミナル部材から前記内側導電部材までを締結する第２の締結部材と、
を備えることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to claim 1 or 2.
In the electrochemical reaction cell stack,
A first hole that penetrates the outer conductive member in the first direction and extends to the inner conductive member.
A second hole that penetrates from the second terminal member to the first terminal member and extends to the inner conductive member is formed in the first direction.
The electrochemical reaction cell stack further
A first fastening member that is inserted into the first hole and fastens the outer conductive member and the inner conductive member.
An insulating member arranged between the first fastening member and the outer conductive member,
A second fastening member that is inserted into the second hole and fastens from the second terminal member to the inner conductive member.
An electrochemical reaction cell stack, characterized in that it comprises. 請求項３に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
前記第２のターミナル部材に対して前記電気化学反応ブロックとは反対側に配置され、導電性を有する導電部材と、
前記第２のターミナル部材と前記導電部材との間に配置され、絶縁性を有するシール部材と、を備え、
前記第２の孔は、さらに、前記導電部材を貫通しており、
前記第２の締結部材は、前記導電部材から前記内側導電部材までを締結するとともに、前記導電部材と前記内側導電部材とに電気的に接続されていることを特徴する、電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to claim 3, further
A conductive member arranged on the side opposite to the electrochemical reaction block with respect to the second terminal member and having conductivity,
A sealing member arranged between the second terminal member and the conductive member and having an insulating property is provided.
The second hole further penetrates the conductive member.
The second fastening member is an electrochemical reaction cell stack that fastens from the conductive member to the inner conductive member and is electrically connected to the conductive member and the inner conductive member. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記第１の方向視で、前記外側導電部材の面積は、前記内側導電部材の面積より小さいことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to any one of claims 1 to 4.
The electrochemical reaction cell stack, characterized in that, in the first directional view, the area of the outer conductive member is smaller than the area of the inner conductive member. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
前記電気化学反応セルスタックに接続される導電性を有する管を備え、
前記外側導電部材は、前記管に電気的に接続されることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to any one of claims 1 to 5, further
It comprises a conductive tube connected to the electrochemical reaction cell stack.
An electrochemical reaction cell stack, wherein the outer conductive member is electrically connected to the tube.
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